Problemática del Render Distribuido en dispositivos móviles.

La problemática del RENDER DISTRIBUIDO en dispositivos móviles
Zorro Sánchez, Sergio David




I. INTRODUCCIÓN

Este documento es una respuesta a un proyecto donde se plantea la problemática de la creación de ambientes de inmersión virtual en 3D mediante la “renderización” de imágenes 3D en un sistema distribuido mediante dispositivos móviles.

Dado que los dispositivos móviles notiene una gran capacidad de cómputo, pero se cuenta con una gran variedad de los mismo, y que a su vez la mayoría tiene acceso a la red, se piensa en un sistema distribuido donde los dispositivos (en conjunto) puedan renderizar partes de imágenes para poder generar estos ambientes virtuales.

Para poder llevar a cabo esto, podemos utilizar la computación Grid, ya que nos permite utilizar todo tipode recursos que no se encuentren sujetos a un control centralizado.


II. ALGORÍTMO DE RENDER

El render es el proceso de generar una imagen a partir de una modelo. Estas imágenes se usan para el desarrollo de entornos virtuales en 3D formados por estructuras poligonales, comportamiento de luces, texturas, materiales y animación simulando ambientes y estructuras físicas.

Para poder realizarestas imágenes se utilizan motores de renderizado (son software que “pintan” el contenido o imagen en una ventana), que logran realizar las imágenes a través de una de varias técnicas. Técnicas como radiosidad, raytrace o trazado de rayos, canal alfa, reflexión, refracción o iluminación global.

Para este artículo veremos el algoritmo de la técnica llamada RayTrace. Esta técnica consiste en unalgoritmo que sintetiza imágenes tridimensionales. Este algoritmo funciona trazando rayos para determinar las superficies visibles con un proceso de sombreado que tiene en cuanta efectos globales de iluminación como reflejos, refracciones o sombras.

Para poder trazar los efectos de reflexión y refracción, se trazan rayos recursivamente desde el punto de intersección que se está sombreandotomando en cuenta las propiedades de los materiales usados.
Para los efectos de sombras, se trazan rayos desde el punto de intersección hasta la fuente de luz. Estos rayos son conocidos como rayos de sombra.

A continuación, un ejemplo de una implementación de código de RayTracer en lenguaje C++.



Los métodos utilizados en el algoritmo corresponden a algunas librerías del API de VitralVSDK/TOOLKIT correspondientes a librerías de computación gráfica.


III. RENDER DISTRIBUIDO

Para que el ambiente virtual pueda ser usado por el dispositivo móvil, este tiene que delegar la gran tarea de hacer el renderizado a un sistema distribuido. En este caso, deseamos utilizar los mismos dispositivos móviles habilitados como parte de la Grid, así que pueden hacer función de cliente como de un“servidor o medio” para computar parte del renderizado.



IV. PARTIENDO EL RENDER

Ahora queremos poder partir este render en pedazos más pequeños. Podemos solucionar esto de dos formas, una voraz y otra iterativa.




V. DESIGNACIÓN SIN NECESIDAD DE SEPARAR EL RENDER

Qué pasaría si el render no nos da la oportunidad de partirlo en trozos más pequeños. Nos veríamos atascados en unrender único que afectaría considerablemente el rendimiento de la aplicación.

La programación dinámica nos permite delegar tareas a distintos dispositivos ya que nos da la posibilidad de dividir el render en renders más pequeños, resolver los renders pequeños de forma óptima y recursiva, y por último nos permite usar las soluciones óptimas de los renders pequeños para encontrar la mejor soluciónal render principal.

Antes del renderizado, la imagen existe en una estructura que representa los puntos de la imagen por pixeles y almacenando la información de cada punto. Este renderizado consiste en trazar rayos a cada punto y desplegar la información que se encuentra en ese punto.



También podemos ver el renderizado de la siguiente forma: dado que la información de la imagen se...